CN105717139A - 一种在线分析铁矿石中铁元素含量的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种在线分析铁矿石中铁元素含量的装置及方法：其测量装置是一个探测器与放射源一起置于被测量物料的一侧，另一个探测器置于被测量物料的另一侧，射线照射到皮带上物料后与物料发生作用，两个探测器分别将各自接收到的射线转化为脉冲信号传输给多道能谱分析器处理，并将有效信息上传给上位机，由上位机根据相应公式计算出物料中铁元素的含量值。本发明的测量方法不受物料形状和厚度变化的影响，测量精度高，整体系统集成度高，操作简单，运行稳定。本发明适用于金属矿山、采矿厂、选矿厂以及港口等需要对皮带运输中的矿石进行在线铁品位测量的场合，也可以用于在线对皮带上的矿粉进行检测。

Description

一种在线分析铁矿石中铁元素含量的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种在线检测方法，具体说涉及一种在线检测物料中的铁元素含量的方法。

背景技术

对皮带上矿石或矿粉的在线铁元素含量进行分析检测，最早为X荧光法，但是X射线的穿透能力比较弱，对于一般铁矿石而言，只能穿透1mm，因此测量结果不能代表全部皮带上的物料实际品位，只是矿石外表面一层的品位值。但是矿石中铁元素的分布并不是十分均匀的，因此这种方式的测量结果准确度不够。

后来得到广泛应用的是电子对淹没效应与康普顿散射效应相结合的测量方法。其具体方式是放射源和探测器被放置于被测量物的同一侧，放射源所发出的能量大于1.022MeV的射线与物质发生作用后，生成的湮没光子与散射光子被探测器接收，由计算机对探测器所接收到射线而形成的能谱进行分析，选取两个分别对应康普顿散射射线能量和淹没辐射射线能量的敏感区S1和S2，并根据相应的公式计算出铁元素的含量值。

但是这种方式在现场的实际应用中，还是存在一定的不足，就是当皮带上物料的质量厚度超过一定程度后，探测器所接受到的信号无法体现物料上层的品位变化。而大块矿石的铁元素含量分布却不是均匀的，所以仪表的分析结果与矿石整体的实际含量对应效果并不好。

发明内容

针对原有技术存在的缺陷，本发明提出一种测量结果不受皮带上物料的料形和厚度变化的影响，测量精度更高的在线分析铁矿石中铁元素含量的装置及方法。

本发明所采取的具体技术方案是：

屏蔽输出器5、探测器A6通过测量架11被安装于实际应用现场的上皮带2和下皮带1之间，探测器B7则通过测量架11被安装于上皮带2的上方。测量架11通过现场的皮带架10固定。探测器A6与探测器B7分别与多道能谱分析器8联接，多道能谱分析器8与上位机9联接。

屏蔽输出器5中装有放射源3，屏蔽输出器5对放射源3进行屏蔽防护，并使放射源发出的射线无法直接照射到探测器A6上。屏蔽输出器5开有能够封闭的楔形准直孔4，当准直孔打开时，射线只能在一定的范围内照射，当准直孔关闭后，整体无辐射外泄。在使用时，楔形准直孔4敞开，放射源3所发出的能量在1.022MeV以上的γ射线向上照射，辐射在上皮带2以及其上的矿石，γ射线与矿石发生相互作用。

当放射源的射线照射皮带上的物料，射线与物料发生作用，一部分发生康普顿散射和电子对效应，生成散射光子和湮没辐射光子被与放射源同侧的探测器A6接收到；另一部分射线则穿透物料被探测器B7接收到，两个探测器将各自接收到的射线转化为脉冲信号传输给多道能谱分析器8，多道能谱分析器8分别对探测器A6和探测器B7传输来的脉冲幅度进行识别，并分别形成两个横轴对应射线能量、纵轴对应射线个数的能谱A和能谱B，并从能谱A中识别出对应散射射线能量峰和淹没辐射射线能量峰的峰面积SA1和SA2，从能谱B中识别出对应透射射线能量峰和淹没辐射射线能量峰的峰面积SB1和SB2，多道能谱分析器8将以上数据SA1、SA2、SB1、SB2传输给上位机9，上位机9根据下式计算出物料中铁元素的含量值P：

P=A·K1·K2+B·K1+C·K2+D·Ln+E

式中：K1=SA2/SA1，K2=SB2/SB1，Ln=ln(SB10)-ln(SB1)；SB10为当皮带上没有物料时，物料上方探测器所测量到的透射射线能量峰面积值；A、B、C、D、E为待定系数，用对已知品位的矿石进行测量，由测量结果通过线性回归获得。

有益效果：

本发明的特点是测量不受物料形状和厚度变化的影响，测量精度高，整体系统集成度高，操作简单，运行稳定。

本发明适用于金属矿山、采矿厂、选矿厂以及港口等需要对皮带运输中的矿石进行在线铁品位测量的场合，也可以用于在线对皮带上的矿粉进行检测。

附图说明

图1为实施方式中测量装置示意图

图中：1下皮带，2上皮带，3放射源，4楔形准直孔，5屏蔽输出器，6探测器A，7探测器B，8多道能谱分析器，9上位机，10皮带架，11测量架。

具体实施方式

结合附图详细说明本发明的装置结构和使用方法。

如图1所示：

屏蔽输出器5、探测器A6通过测量架11被安装于实际应用现场的上皮带2和下皮带1之间，探测器B7则通过测量架11被安装于上皮带2的上方。测量架11通过现场的皮带架10固定。探测器A6与探测器B7分别与数字多道8联接，数字多道8与上位机9联接。

屏蔽输出器5中装有放射源3，屏蔽输出器5对放射源3进行屏蔽防护，并使放射源发出的射线无法直接照射到探测器A6上。屏蔽输出器5开有能够封闭的楔形准直孔4，当准直孔打开时，射线只能在一定的范围内照射，当准直孔关闭后，整体无辐射外泄。在使用时，楔形准直孔4敞开，放射源3所发出的能量在1.022MeV以上的γ射线向上照射，辐射在上皮带2以及其上的矿石，γ射线与矿石发生相互作用。

具体应用方法如下：

当放射源的射线照射皮带上的物料，射线与物料发生作用，一部分发生康普顿散射和电子对效应，生成散射光子和湮没辐射光子被与放射源同侧的探测器A6接收到；另一部分射线则穿透物料被探测器B7接收到，两个探测器将各自接收到的射线转化为脉冲信号传输给多道能谱分析器8，多道能谱分析器8分别对探测器A6和探测器B7传输来的脉冲幅度进行识别，并分别形成两个横轴对应射线能量、纵轴对应射线个数的能谱A和能谱B，并从能谱A中识别出对应散射射线能量峰和淹没辐射射线能量峰的峰面积SA1和SA2，从能谱B中识别出对应透射射线能量峰和淹没辐射射线能量峰的峰面积SB1和SB2，多道能谱分析器8将以上数据SA1、SA2、SB1、SB2传输给上位机9，上位机9根据下式计算出物料中铁元素的含量值P：

P=A·K1·K2+B·K1+C·K2+D·Ln+E

式中：K1=SA2/SA1，K2=SB2/SB1，Ln=ln(SB10)-ln(SB1)；SB10为当皮带上没有物料时，物料上方探测器所测量到的透射射线能量峰面积值；A、B、C、D、E为待定系数，用对已知品位的矿石进行测量，由测量结果通过线性回归获得。

应用实例：

放射源选用活度为3.7×10^9Bq的Ra-226同位素源。

探测器选用尺寸为Ф100×100mm的NaI(Tl)晶体。

利用该方法，对不同厚度和不同铁品位配比的矿粉进行标定测量，可以得到相应的参数如下：

A=-17.5633　B=82.4583　C=47.7659　D=0.0432213　E=29.7683

将该参数与散射射线能量峰和淹没辐射射线能量峰的峰面积、透射射线能量峰和淹没辐射射线能量峰的峰面积按前述计算公式，由智能主机完成运算。

在皮带上铺置品位为21.2的铁矿粉，厚度为20cm，然后再在其上分别铺置厚度为5cm和10cm的已知品位的不同铁矿粉。采用“01135087.3”号专利所述方法及本方法分别测量，对比测量结果。结果表明“01135087.3”号专利所述方法的测量结果近于一固定值，不随实际整体矿粉品位变化而变化；而本方法的测量结果与实际整体矿粉品位比较，均方误差小于0.5%。

Claims (2)

1.一种在线分析铁矿石中铁元素含量的装置，其特征在于：

屏蔽输出器（5）、探测器A（6）通过测量架（11）被安装于实际应用现场的上皮带（2）和下皮带（1）之间，探测器B（7）则通过测量架（11）被安装于上皮带（2）的上方；测量架（11）通过现场的皮带架（10）固定；探测器A（6）与探测器B（7）分别与多道能谱分析器（8）联接，多道能谱分析器（8）与上位机（9）联接；

屏蔽输出器（5）中装有放射源（3），屏蔽输出器（5）对放射源（3）进行屏蔽防护，并使放射源发出的射线无法直接照射到探测器A（6）上；屏蔽输出器（5）开有能够封闭的楔形准直孔（4），当准直孔打开时，射线只能在一定的范围内照射，当准直孔关闭后，整体无辐射外泄。

2.应用权利要求1的一种在线分析铁矿石中铁元素含量的装置的使用方法，其特征是：

当放射源的射线照射皮带上的物料，射线与物料发生作用，一部分发生康普顿散射和电子对效应，生成散射光子和湮没辐射光子被与放射源同侧的探测器A（6）接收到；另一部分射线则穿透物料被探测器B（7）接收到，两个探测器将各自接收到的射线转化为脉冲信号传输给多道能谱分析器（8）；

多道能谱分析器（8）分别对探测器A（6）和探测器B（7）传输来的脉冲幅度进行识别，并分别形成两个横轴对应射线能量、纵轴对应射线个数的能谱A和能谱B，并从能谱A中识别出对应散射射线能量峰和淹没辐射射线能量峰的峰面积SA1和SA2，从能谱B中识别出对应透射射线能量峰和淹没辐射射线能量峰的峰面积SB1和SB2；

多道能谱分析器（8）将以上数据SA1、SA2、SB1、SB2传输给上位机（9），上位机（9）根据下式计算出物料中铁元素的含量值P：

P=A·K1·K2+B·K1+C·K2+D·Ln+E

式中：K1=SA2/SA1，K2=SB2/SB1，Ln=ln(SB10)-ln(SB1)；SB10为当皮带上没有物料时，物料上方探测器所测量到的透射射线能量峰面积值；A、B、C、D、E为待定系数，用对已知品位的矿石进行测量，由测量结果通过线性回归获得。